遗传标记
(2)显性遗传,不能鉴别杂合子和纯合子; (3)技术简便,不涉及分子杂交和放射性自显影等技术; (4)DNA样品需要量少,引物价格便宜,成本较低; (5)实验重复性较差,结果可靠性较低。
5、AFLP
Amplified fragment length polymorphisms 扩增片段长度多态性,1993 年由荷兰的Zabean 和 Vos 等发明的。
(4)聚丙烯酰胺凝胶电泳
(5)凝胶转移
(6)放射自显影
6、SSR
简单序列重复长度多态性( simple sequence repeat lengt h polymorphism ,SSR),Moore 等于1991 年结合 PCR 技术创立的。SSR是一类由几个(多为1-5个)碱 基组成的基序串联重复而成的DNA序列,其长度一般 较短,广泛分布于基因组的不同位置,如(CA)n、 (AT)n、(GGC)n等重复。不同遗传材料重复次数 的可变性,导致了SSR长度的高度变异性,这一变异 性正是SSR标记产生的基础。
伯乐相马
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优点:简单直观、经济方便; 缺点:标记数少,多态性低,易受环境条件
的影响,并且有一些标记与不良性状连锁。
细胞学标记:能够显示遗传多态性的细胞学特征。主 要指染色体核型、带型和数量特征的变异等,它们反 映了染色体在结构和数量上的遗传多态性。
染色体核型:数量、大小、随体、着丝粒位置等;
原位杂交
2、基于PCR的DNA标记
单引物PCR标记:RAPD、ISSR
双引物选择性扩增的PCR标记:AFLP
通过克隆和测序来构建特殊双引物的PCR标记: SSR、SCAR、STS
3、基于PCR和限制性内切酶相结合的DNA标记
AFLP (Restriction fragment length polymorphisms)
扩增的多态性DNA。由美国科学家Wiliams
和Welsh于1990年分别研究提出的,又称任
意引物PCR。
基本原理:用一个或两个随机引物(一般8-10个碱基)非定
点地扩增基因组DNA,然后用凝胶电泳分开扩增片段。
RAPD标记的特点:
(1)不需DNA探针,设计引物也无须知道序列信息,且引物
无种族特异性;
探针的制备主要采用缺刻平移法、随机引物
法、末端标记法。
探针的标记物分为同位素标记和非同位素标
记两大类,前者标记物一般为3H 、35S或32P,
后者有生物素或地高辛的间接标记或利用罗
丹明对探针分子进行直接标记。
切口平移法
原理:DNA酶I在Mg2+离子存在时,能在双链DNA的各股单链
的不同位置上造成随机切口,然后在存在着一种已标记 dNTP底物的体系中用大肠杆菌聚合酶I(pol I)进行5’→3’ 修复合成,在这个反应过程中将已标记的DNTP合成进DNA链 中。
(二)分子标记的类型
1、以DNA-DNA杂交为基础的DNA标记
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms) 限制性片段长度多态性 VNTR (Variable number of tandem repeats) 可变数串联重复序列标记
ISH (In situ hybridization)
广义的分子标记是指可遗传的并可检测的
DNA序列或蛋白质。 狭义的分子标记是指DNA标记,指能反映
生物个体或种群间基因组中某种差异的特 异DNA片段。
分子标记的优点
(1)直接以DNA的形式表现,在生物体的各个组织、
各个发育阶段均可检测到,不受季节、环境限制; (2)数量多,遍布整个基因组,可检测座位几乎无限; (3)多态性高; (4)表现为中性,不影响目标性状的表达; (5)许多标记表现为共显性,能区别纯合体和杂合体。
绝大多数Ⅱ类限制酶识别长度为4~6个核苷酸的回文 对称特异核苷酸序列(如EcoRⅠ识别6个核苷酸序列:
5′-G↓AATTC-3′),有少数酶识别更长的序列或简并
序列。
Ⅱ类酶切割位点在识别序列中,有的在对称轴处切割,
产生平末端的DNA片段(如SmaⅠ:5′-CCC↓GGG3′);有的切割位点在对称轴一侧,产生带有单链突 出末端的DNA片段称粘性未端,如EcoRⅠ切割识别 序列后产生两个互补的粘性末端。
细胞遗传标记经常伴有对生物有害的表型效应,难以获得相 应的标记材料,或者观测和鉴定比较困难;需要花费较大的
人力和较长时间来培育,难度很大;同时某些物种对染色体
变异反应敏感;还有些变异难以用细胞学方法进行检测。
生化标记:是指以生物体内的某些生化性状作遗
传标记,如血型、血清蛋白、种子贮藏蛋白、同
工酶和等位酶等。
SSR标记的原理
微卫星DNA两端的序列是相对保守的单拷贝序列。
SSR 标记应用最为广泛,在水稻基因组中已经公布
了2740 个SSR 标记,平均每157 kb 就有1 个SSR
限制性内切酶的命名
命名时,依次取宿主属名第1字母,种名头2个字母, 菌株号,然后再加上序号(罗马字)。如 HindⅢ
限制性内切酶, Hin 指来源于流感嗜血杆菌, d 表
示来自菌株 Rd , Ⅲ 表示序号。在同一品系细菌中 得到的识别不同碱基顺序的几种不同特异性的酶, 可以编成不同的号,如EcoR I、EcoR II、 HindII、 HindIII、HpaI、HpaII、MboI、MboI等。
in situ hybridization)
in situ hybridization)
基因组原位杂交(Genome
原位杂交技术主要步骤:
材料处理及细胞样品的固定;
样品的制备和预处理; 探针的制备和预杂交; 探针及样品的变性; 杂交温育; 检测杂交信号,进行结果分析。
探针制备技术
2、DNA指纹
将个体的染色体DNA用限制性内切酶消化,
分离得到不同大小的DNA片段,再以重复序列
中的共有序列作为核酸探针进行杂交,对所得
到不同生物个体相似DNA片段的带型图谱(即
DNA指纹图谱)进行分析的方法。该技术可有 效地应用于遗传分析、法医和亲子鉴定等。
DNA指纹图谱的特点
1、多位点性 2、高变异性 3、简单而稳定的遗传性
二、遗传标记的类型
形态标记(morphological markers)
细胞学标记(cytological markers)
生化标记(biochemical markers)
分子标记(molecular markers)
形态标记:能够用肉眼识别和观察,并能 明确显示遗传多态性的外部形态特征。
切片段大小发生了变化,这种变化可以通过特定探针杂交进行
检测,从而可比较不同品种(个体)的DNA水平的差异(即多 态性),多个探针的比较可以确立生物的进化和分类关系。
限制性内切酶
(restriction endonuclease, RE)能特异地结合于 一段被称为限制性酶识别序列的DNA序列之内或其 附近的特异位点上,并切割双链DNA的一种核酸内 切酶。
随机引物合成法
用一些随机引物和探针DNA片段一起加热变性,退 火后,引物与单链DNA互补结合,再在大肠杆菌聚 合酶I的作用下,按碱基互补配对的原则不断在其3’ 端添加标记的单核苷酸修补缺口,合成新的探针片 段。
末端标记法
标记的是线性DNA或RNA的5’端或3’端。 5’端标记时:先用碱性磷酸酶切除5’端的磷酸 基团,然后用 T4 多聚核苷酸激酶催化标记的 ATP连接到DNA片段5’端,从而使DNA片段成为 标记探针;
遗传图谱
转录图谱
HGP的主要任务
0.7 cM 或 kb
4张图:
物理图、 转录图
物理图谱
序列图谱
遗传图 、序列图
100 kb STS
遗传标记的类型 主要的分子遗传标记
分子遗传标记的应用
一、遗传标记的概念及特征
遗传标记(genetic marker): 指可追踪染色体、 染色体某一节段、某个基因座在家系中传递 的任何一种遗传特性。 遗传标记的基本特征:可遗传性、可识别性。
3’ 端 标 记 时 : 用 未 端 转 移 酶 催 化 已 标 记 的 dNTP加到寡核苷酸的3’端,成为标记探针;
生物素光照法
光敏生物素在紫外线照射下与DNA或RNA的 碱基发生化学反应,与核酸形成牢固的共价 结构,再借助于酶的显色反应,即可显示杂 交的位置。
4、RAPD
Random amplified polymorphic DNA ,随机
生化标记的优点:一是表现近中性,对生物经济性状一般没
有大的不良影响;二是直接反映了基因产物差异,受环境影响较 小。
生化标记的缺点:一是可用标记数量少,二是染色方法和电
泳技术有一定难度。
理想的遗传标记应具备的特点
遗传多态性高; 检测手段简单快捷,易于实现自动化; 遗传共显性,即在分离群中能够分离出等位基因的3种基因 型。 标记遍布整个基因组; 准确性,能正确反映动物的真实遗传,即标记是经济性状基 因,还是与影响重要性的性状连锁。 实验重复性好(便于数据交换); 开发成本和使用成本尽量低廉;
源和性质可分为cDNA探针、基因组DNA探针、RNA
探针等。
原位杂交的类型
菌落原位杂交(colony
斑点杂交法(Dot
in situ hybridization) blot)
blot)
blot)
Southern印迹杂交(Southern
Northern印迹杂交(Northern
组织原位杂交(Tissue
人们对噬菌体的宿主特异性的限制-修饰现象进行
研究时,首次发现了限制性内切酶。首批被发现的
限制性内切酶包括来源于大肠杆菌的EcoR I和EcoR